СИСТЕМА ГОРОЧНОЙ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ ЦЕНТРАЛИЗАЦИИ (ГМЦ) Российский патент 2018 года по МПК B61L17/00 

Изобретение относится к системам железнодорожной автоматики и телемеханики, а именно к устройству автоматизации маршрутизированных передвижений подвижных единиц в зоне сортировочной горки и участков примыкания к ЭЦ, а также обеспечения условий для роспуска составов и предназначено для реализации функций горочной централизации, связанных с централизацией и блокировкой горочных стрелок и сигналов.

Известны горочные автоматические микропроцессорные централизации, например, «Горочная автоматическая централизация микропроцессорная (ГАЦ МН) для управления маршрутами отцепов при расформировании-формировании железнодорожных составов» (патент на полезную модель РФ №96088, В61 17/00, B61L 25/00, приоритет 25.03.2010). Система выполнена на стандартных функциональных модулях. В ее состав также входит УВК ГАЦ МН, который содержит программно-аппаратные модули, объединенные в одном промышленном компьютере, состоящие из двух синхронизированных между собой промышленных компьютеров, обеспечивающих горячий резерв, при этом процессорное устройство УВК под управлением операционной системы реального времени выполняет функции обработки данных и формирует команды управления горочных устройств. УВК ГАЦ МН содержит промышленный компьютер, устанавливаемый в отдельном помещении или на релейных штативах в непосредственной близости от контрольных и исполнительных реле; сервер-шлюз, микропроцессорное устройство, сопрягающее внутреннюю сеть системы и внешнюю сеть передачи данных.

Однако УВК системы, как и сама ГАЦ МН, не решает задач центральных зависимостей стрелок и сигналов сортировочной горки, не реализует функций горочной централизации, связанных с централизацией и блокировкой горочных стрелок и сигналов, так как ее функционирование связано с процессом автоматизации роспуска сортировочных горок. Таким образом, УВК ГАЦ МН, разработанный Ростовским филиалом АО «НИИАС», может применяться путем наложения только на горочную релейную централизацию, т.е. при управлении стрелками и светофорами с использованием релейных схем, и целесообразно его использование на сортировочных горках с действующей горочной релейной централизацией. Следовательно, система имеет ограниченное функциональное применение, т.е. не может являться полностью микропроцессорной горочной централизацией.

Известны также «Горочные исполнительные устройства. МГ-48» (Типовые материалы для проектирования 501-01-5.86, Альбом 2-90 «Принципиальные схемы», «Гипротранссигналсвязь», утв. МПС СССР Приказ №ЦШ-37 от 10.11.1986 г.), в которых приведены типовые принципиальные схемы для горочных исполнительных устройств, составленные для путевого развития горки, соответствующего схематическому плану и схемы для параллельного роспуска. Управление всеми стрелками, участвующими в сортировке отцепов, при роспуске составов предусматривается: или автоматическое системой ГАЦ, которое производится при среднем положении коммутатора или неавтоматическое - индивидуальными стрелочными рукоятками с горочного пульта. Замыкание стрелок осуществляется электрически, разрывом пусковых цепей стрелочных электроприводов контактами индивидуальных замыкающих реле. При переводе стрелок, имеющих автоматическое управление, контролируется свободность стрелочного путевого участка. Рельсовые цепи на сортировочных горках выполнены по нормали ГТСС «Горочные нормально-разомкнутые рельсовые цепи 25 Гц ГРЦ-Р-25» с заменой импульсных реле на тип ИВГ. В горловине роспуска при роспуске и маневровых передвижениях производится замыкание пошерстных, охранных и основных направляющих стрелок. Размыкание стрелок происходит без выдержки времени при отмене маршрута с проверкой перекрытия разрешающего показания светофора. Торможение отцепов на спускной части производится замедлителями типа КНП-5 или ВЗПГ-5 на путях сортировочного парка РН3-2. Управление и контроль за всеми устройствами производится с горочного пульта типа ПГУ-65, располагаемого в эркере горочного поста. Реализация маршрутных передвижений и неавтоматический роспуск составов обеспечиваются постовой релейной аппаратурой, реализующей центральные зависимости стрелок и сигналов с пульта управления. В этом случае, автоматический (автоматизированный) роспуск обеспечивается системой ГАЦ-АРС ГТСС или аналогичными системами.

Однако данные известные принципиальные схемы центральных зависимостей для горочных исполнительных устройств также имеют ограниченное функциональное применение, поскольку накладываются только на горочную релейную централизацию, т.е. управление горочными стрелками и светофорами осуществляется с использованием релейных схем. Целесообразно их применение на сортировочных горках с действующей горочной релейной централизацией.

Известны также «Способ и устройство управления для определения длины, по меньшей мере, одного участка пути» (патент на изобретение РФ №2562477, В61J3/02, приоритет 04.07.2012, конвенционный приоритет 19.07.2011 DE 102011079419.0, заявка РСТ: ЕР 2012/063014 20120704, опубл. 10.09.2015 г.). Устройство управления является устройством управления маневровыми работами на сортировочной горке и для определения длины, по меньшей мере, одного участка пути ее спускной части. Включает в себя систему управления маневровыми работами на сортировочной горке, содержащую предложенное устройство управления по одному из описанных предпочтительных вариантов и ограничивающие соответствующий участок пути - рельсовые контакты для создания зарегистрированных устройством управления и вызванных прохождением, по меньшей мере, одного участка пути рельсовым транспортным средством. Система управления маневровыми работами на сортировочной горке, содержит устройство управления 50 по одному из вариантов и рельсовые контакты (К1-К4), ограничивающие соответствующий участок (L1, L2, L3) пути, для создания сообщений о прохождении, зарегистрированных устройством управления 50 и вызванных прохождением, по меньшей мере, одного участка (L1, L2, L3) пути рельсовым транспортным средством. Сообщения о прохождении передаются рельсовыми контактами через коммуникационные соединения 41-44 на устройство управления 50, которое может представлять собой, например, компьютер для управления работой сортировочной горки. При этом устройство управления 50 включает в себя предпочтительно компоненты аппаратного обеспечения, например, в виде процессоров и средств памяти, и компоненты программного обеспечения, например, в виде программного кода. Коммуникационные соединения 41-44 могут быть выполнены проводными и беспроводными, т.е., например, на радиооснове.

Данное устройство является составляющей системы MSR 32 фирмы Сименс, устроенной по модульному принципу, позволяющей в целом добиться автоматизации всех процессов на сортировочной горке. Однако данный вариант устройства функционально относится только к прохождению позиции счетной точки подгорочного пути сортировочной горки, при установке на стрелках и замыкателях данной позиции датчиков счета осей. Кроме того, адаптация импортных систем автоматизации горочных процессов сталкивается с существенными технологическими рисками, вызванными особенностями моделей отечественных горок. Существует определенная разница в устройстве горок в Германии и России. Например, горки в Германии более пологие, предполагающие более медленное скатывание, а в Российской Федерации сортировочные горки должны быть рассчитаны на большую мощность и скорость, т.е. на большую перерабатывающую способность. Кроме того, при проектировании и строительстве используется постовое и напольное оборудование иностранных производителей, в основном производства Сименс. Таким образом, строительство характеризуется высокой стоимостью, что связано с использованием постового и напольного оборудования зарубежных компаний.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому техническому решению является «Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов (МПЦТ)» (патент на полезную модель РФ №102579, В61L 25/04, приоритет 14.05.2010 г.), выбранная за прототип, представляющая собой объектно-ориентированное программируемое устройство с переменным составом функциональных блоков, необходимых для создания требуемых конфигураций каналов ввода-вывода, конкретных функций и задач железнодорожной автоматики и телемеханики с целью организации перевозочного процесса. Аппаратное обеспечение МПЦТ реализуется в виде трехуровневой иерархической структуры: информационного обеспечения, логического обеспечения и непосредственного управления, при этом первый уровень информационного обеспечения содержит автоматизированное рабочее место дежурного по станции, которое обеспечивает отображение состояния объектов контроля и управления, а также формирование задач по управлению объектами в диалоговом режиме в реальном масштабе времени. Второй уровень логической обработки содержит управляющий вычислительный комплекс, выполняющий прием сигналов управления от первого уровня и формирующий команды устройствам напольного оборудования, и реализующий, в частности, функции управления логикой установки и отмены маршрута, управления показаниями светофоров и стрелками, замыкания и размыкания маршрутов. Третий уровень содержит релейно-контактные устройства, которые обеспечивают выполнение команд управляющего вычислительного комплекса по непосредственному управлению напольным оборудованием и контролю за его состоянием, при этом управляющий вычислительный комплекс построен на базе программируемого логического контроллера SIMATIC с переменным составом функций, реализующих по алгоритмам функции и задачи железнодорожной автоматики и телемеханики. Задачей данного технического решения является создание автоматизированной системы управления перевозочными процессами железнодорожного транспорта и метрополитенов при существенном повышении безопасности движения за счет высокой надежности и снижение эксплуатационных затрат.

Однако данная система также имеет некоторое ограниченное функциональное применение в связи с имеющимися в ней технологическими ограничениями, касающееся невозможности применения станционных микропроцессорных централизаций для организации производства работ сортировочных горок в связи с отсутствием в технологических процессах электрической централизации необходимых алгоритмов, связанных с технологией расформирования железнодорожных составов на сортировочных станциях. Данная МПЦТ и другие станционные МПЦ не могут быть применены в технологических процессах при маневрировании, расформировании железнодорожных составов на сортировочных горках, в связи с имеющимися у них технологическими функциональными ограничениями ЭЦ на станциях. Кроме того, данная МПЦТ - система дорогостоящая, построенная на основе применения в ней оборудования и программного обеспечения зарубежных компаний, в основном, фирмы Сименс, например, (ПЛК) SIMATIC, модульные станции SIMATIC, локальная сеть Profibus.

Технический результат, который может быть получен при использовании предполагаемого изобретения, заключается в расширении функциональных возможностей за счет автоматизации всех процессов на сортировочной горке. Достигается также повышение адаптивности проектируемых объектов сортировочных горок к реальным условиям российских железных дорог, в сокращении затрат на проектирование и строительство объектов за счет применения отечественных программных и аппаратных средств.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение является обеспечение возможности производства работ по расформированию железнодорожных составов на сортировочных горках, маневрированию составов. Кроме того, повышается качество и эффективность работы горки, достигается экономическая целесообразность и эффективность при строительстве, реконструкции объектов сортировочных горок за счет снижения стоимости и сроков проектирования, строительства, внедрения и сокращения эксплуатационных расходов. Осуществляется возможность применения в качестве напольного и постового оборудования объектов управления и контроля горочной системы серийно производимой отечественной аппаратуры. Также может быть использовано индивидуально разработанное оборудование применительно местных условий сортировочной горки.

Поставленная задача достигается тем, что в системе горочной микропроцессорной централизации (ГМЦ), выполненной в виде управляющего комплекса для сортировочной горки, обеспечивающего реализацию центральных зависимостей стрелок и сигналов сортировочных горок при роспуске составов и при маневровых передвижениях, содержащего компоненты программного обеспечения и компоненты аппаратного обеспечения, которые выполнены в виде аппаратно-программного комплекса, содержащего, связанные между собой через проводные линии связи, автоматизированное рабочее место дежурного по объекту, управляющий вычислительный комплекс, сервисное устройство и автоматизированное рабочее место электромеханика. Комплекс технических средств дополнительно содержит безопасное устройство управления горочными стрелками и светофорами, выполненное с возможностью реализации безопасного контроля состояния горочных стрелок и сигналов, а также управления горочными стрелками и сигналами с исключением выдачи несанкционированного управляющего воздействия, посредством безопасных микропроцессорных блоков управления. Автоматизированное рабочее место дежурного по сортировочной горке АРМ ДСПГ выполнено с возможностью реализации функций отображения объектов управления и контроля сортировочной горки и формирования управляющих воздействий на объекты сортировочной горки. Кроме того, управляющий вычислительный комплекс выполнен в виде шкафа центральных процессоров с возможностью реализации функций зависимостей горочной централизации стрелок и сигналов при надвиге, роспуске, маршрутных передвижениях и обеспечения безопасного роспуска составов при требуемых условиях безопасности, состоящим из связанных между собой основного и резервного комплектов центрального процессора, каждый из которых содержит два связанных между собой процессора ЦПГЦ А и ЦПГЦ В. Также содержит связанное с ними устройство для переключения комплектов, выполненное с возможностью реализации автоматизированных функций переключения между основным и резервным комплектами в режиме реального времени функционирования быстротекущих горочных процессов.

При этом оборудование комплекса технических средств выполнено с обеспечением возможности функционирования системы в реальном масштабе времени, определяемым темпом роспуска, совместно с подсистемами, автоматизирующими процесс роспуска ГАЦ и АРС, а также с обеспечением возможности взаимодействия с любыми функционирующими в зоне сортировочной горки прочими связанными системами, аппаратно-программными комплексами и устройствами.

Таким образом, достижение технического результата происходит за счет применения современных высокоэффективных, малообслуживаемых и экономичных технических средств. Их применение обеспечивает повышение качества и увеличение перерабатывающей способности сортировочных горок, рост производительности и безопасности труда работников железнодорожного транспорта, исключает убытки и принятие неэффективных решений, обусловленных так называемым «человеческим фактором». Таким образом, повышение эффективности работы горки обеспечивается по двум взаимоувязанным направлениям: за счет снижения эксплуатационных затрат и браков в процессе маневровых передвижений и роспуска, а также обеспечения безопасности движения при маневровых передвижениях и роспуске. Обеспечивается выполнение функций горочной централизации по централизации и блокировке стрелок и сигналов с целью производства расформирования составов, в том числе маршрутных и маршрутизированных передвижений, а также обеспечение безопасного роспуска, при требуемых условиях безопасности. При использовании ГМЦ достигается требуемый состав реализуемых функций, который должен быть не меньше, чем состав функций, реализуемых горочной релейной централизацией, выполненной согласно альбому МГ-48 для релейных схем. Следовательно, сохранились требования и принципы управления перечисленными напольными устройствами в том виде, в каком они применялись в релейных системах. Кроме того, заявляемая система дополняется новыми функциями.

Таким образом, заявляемая система имеет следующие отличия и преимущества, связанные с ними.

Управление ответственными напольными устройствами (стрелками и светофорами) обеспечивается посредством безопасных микропроцессорных блоков управления.

Решение задач резервирования и дублирования обеспечивает переключение между комплектами в режиме реального времени функционирования быстротекущих горочных процессов.

Задачи логического уровня управления, реализуемые в центральном процессоре, обеспечивают замыкание стрелок по условиям горочных зависимостей, принятых на отечественных сортировочных горках.

Обеспечено функционирование системы в реальном масштабе времени, определяемое темпом роспуска, совместно с подсистемами, автоматизирующими процесс роспуск - ГАЦ и АРС.

Обеспечено взаимодействие с любыми функционирующими в зоне сортировочной горки прочими связанными системами, аппаратно-программными комплексами и устройствами.

Сущность технического решения поясняется чертежом, где изображена структурная схема системы ГМЦ (фиг. 1). Система представлена в виде компонентов аппаратного обеспечения, а именно комплекса технических средств (КТС), который предназначен для обеспечения функционирования программного обеспечения системы с целью управления и контроля за состоянием стрелок, светофоров и других горочных объектов, а также выдачи дежурному по сортировочной горке оперативной, архивной и нормативно-справочной информации с протоколированием работы устройств и действий персонала.

В соответствии с фиг. 1. структура КТС содержит следующие составляющие аппаратные компоненты:

1 - шкаф центральных процессоров, далее ЦП-ГМЦ - центральный процессор горочной микропроцессорной централизации. Шкаф ЦП-ГМЦ выполнен с возможностью реализации функций горочной централизации по централизации и блокировке стрелок и сигналов с целью производства расформирования составов, в том числе маршрутных и маршрутизированных передвижений, а также обеспечение безопасного роспуска, при требуемых условиях безопасности;

2 - шкаф управления стрелками и светофорами выполнен с возможностью реализации безопасного контроля состояния горочных стрелок и сигналов, а также управления горочными стрелками и сигналами с исключением выдачи несанкционированного управляющего воздействия;

2.1 - блоки управления горочными светофорами и стрелками, входящими в состав шкафа 2, безопасные микропроцессорные блоки управления;

3 - автоматизированное рабочее место дежурного по сортировочной горке, далее АРМ ДСПГ, выполненное с возможностью реализации функций отображения горочных объектов управления и контроля, а также формирования управляющих воздействий, входящих в подсистему оперативно-диспетчерского управления;

4 - шкаф ввода информации релейно-дискретных устройств сортировочной горки, выполненный с возможностью реализации функций управления и контроля горочными объектами ЖАТ, имеющими релейно-дискретный интерфейс, далее шкаф РД;

5 - шкаф ввода/вывода информации от интеллектуальных устройств сортировочной горки, выполненный с возможностью реализации функций управления и контроля горочными объектами ЖАТ, имеющими интеллектуальный интерфейс, далее шкаф И;

6 - автоматизированное рабочее место электромеханика сортировочной горки АРМ ШН, выполненное с возможностью реализации функций контроля состояния горочного напольного оборудования, контроля и анализа диагностической информации о функционировании системы, протоколирования функционирования системы, ведения и распечатки сформированных протоколов, далее - АРМ ШН;

7 - шкаф сервисный, выполненный с возможностью реализации функций ведения протоколов и архивов в виде базы данных сортировочной горки, надежного хранения протоколов, архивов и дистрибутива программного обеспечения, далее шкаф Д;

8 - межсетевой шлюз, оборудование которого выполнено с возможностью реализации функций связи со смежными системами 9, расположенный в сервисном шкафу Д 7;

10 - резервированная локальная вычислительная сеть Ethernet для объединения компонентов КТС;

11 - напольные объекты горочной железнодорожной автоматики и телемеханики, далее ЖАТ;

12 - основной и 13 - резервный комплекты шкафа центральных процессов ЦП-ГМЦ 1;

14 - устройство переключения комплектов 12, 13 шкафа центральных процессов ЦП-ГМЦ 1;

15 - промышленные компьютеры, входящие в состав основного 12 и резервного 13 комплектов шкафа центральных процессов 1, далее ЦПГЦ А и ЦПГЦ В;

16 - основной комплект АРМ ДСПГ 3;

17 - резервный комплект АРМ ДСПГ 3;

18 - подсистема, например, ГАЦ, АРС;

19 - сетевой концентратор.

Система ГМЦ удовлетворяет общим требованиям к горочной электрической централизации стрелок и сигналов, изложенным в Правилах технической эксплуатации железных дорог», ГОСТ Р 54833-2011 «Системы железнодорожной автоматики и телемеханики на сортировочных станциях. Требования безопасности и методы контроля».

Система ГМЦ, например, разработки института «Гипротранссигналсвязь» - филиала АО «Росжелдорпроект» («Горочная микропроцессорная централизация. ГМЦ-ГТСС», далее ГМЦ-ГТСС), представляет собой аппаратно-программный комплекс, предназначенный для автоматизации маршрутизированных передвижений подвижных единиц в зоне сортировочной горки и участков примыкания к ЭЦ и обеспечения условий для роспуска составов, с обеспечением при этом требуемого уровня безопасности и безотказности. Система входит и функционирует в составе «Системы управления расформированием составов» СУРС ГТСС 9, включающей также и ранее разработанные подсистемы ГАЦ ГТСС и АРС ГТСС 18.

Комплекс технических аппаратных средств (КТС) системы предназначен для технического обеспечения реализации проектов автоматизации сортировочных горок на сети железных дорог. Технологическая характеристика объекта - сортировочная горка, имеющая в своем составе:

- до трех путей роспуска;

- до четырех тормозных позиций;

- до шести пучков сортировочного парка.

В системе автоматизации горок КТС обеспечивает реализацию следующих функций:

- обеспечение функционирования программного обеспечения системы с заданными для него показателями качества, быстродействия и надежности;

- обеспечение взаимодействия между всеми компонентами системы - АРМами 3 и 6, аппаратно-программными средствами 1, 2, 4, 5 и комплексами задач;

- обеспечение переключения между основным 12 и резервным 13 комплектами с целью обеспечения требуемого уровня надежности;

- обеспечение ввода информации о состоянии горочного напольного оборудования 11: дискретных сигналов от повторителей реле (тип сигнала - «сухой контакт») - шкаф РД 4; интерфейсных сигналов от интеллектуальных датчиков и контроллеров (физический протокол RS-485); безопасного контроля и управления горочными стрелками и светофорами (шкаф 2);

- обеспечение реализации пользовательского интерфейса оперативного персонала, необходимого и достаточного для выполнения автоматизированных функций контроля и управления в системе ГАЦ - АРМ ДСПГ 3;

- обеспечение связи с подсистемой 18 ГАЦ - АРС, например, с системой ГАЦ - АРС ГТСС;

- обеспечение хранения архивов, протоколов и дистрибутивов программного обеспечения с требуемыми параметрами надежности и детализации - шкаф сервисный - 7.

Система ГМЦ-ГТСС состоит из семи основных функциональных подсистем. Функционирование системы ГМЦ обеспечивается определенным набором автоматизированных функций. Перечень функций, выполняемых системой, определяет представленную общую структуру КТС (на фиг. 1). Техническое аппаратное обеспечение системы ГМЦ, реализуется в виде трехуровневой иерархической структуры: информационного, логического обеспечения и непосредственного управления.

Первый уровень информационного обеспечения системы:

содержит автоматизированные рабочие места дежурного по сортировочной горке АРМ ДСП, рабочее место электромеханика АРМ ШН 6, а также дополнительные устройства сопряжения с информационными системами различного назначения.

Оборудование АРМ ДСПГ 3 включено для обеспечения реализации функций «Отображения объектов управления и контроля» и «Формирования управляющих воздействий», входящих в подсистему оперативно-диспетчерского управления в структуре системы. Имеется основной 16 и резервный 17 комплекты оборудования. Дублированный комплекс АРМ ДСПГ 17 оснащен двумя мониторами с сенсорными экранами и специализированной клавиатурой, применяемой вместо пультов управления с большим числом рукояток и кнопок механического действия. Диспетчер может оперативно вмешиваться в процесс роспуска составов с АРМ ДСПГ 3.

АРМ ДСПГ 3 обеспечивает взаимодействие оперативного персонала горки с системой и низовой аппаратурой с целью предоставления оперативному персоналу возможности визуального контроля состояния устройств СЦБ зоны управления.

Таким образом, автоматизированное рабочее место дежурного по сортировочной станции АРМ ДСПГ 3 обеспечивает отображение состояния горочных объектов контроля и управления, а также формирование задач по управлению объектами сортировочной горки в диалоговом режиме в реальном масштабе времени.

Оборудование автоматизированного рабочего места электромеханика сортировочной горки АРМ ШН 6 включено в структуру системы для реализации функций контроля состояния напольного оборудования 11, контроля и анализа диагностической информации о функционировании системы, протоколирования функционирования системы, ведения и распечатки сформированных протоколов и состоит из системного блока ЭВМ, монитора, клавиатуры и принтера.

АРМ ШН 6 позволяет вести сбор и обработку диагностической информации о техническом состоянии устройств автоматики на сортировочной станции, прогнозировать появление отказов и оптимизировать процесс технического обслуживания горки.

Второй уровень логической обработки:

содержит шкаф центральных процессоров (ЦП-ГМЦ) 1, который выполнен с возможностью реализации функций горочной централизации по централизации и блокировке стрелок и сигналов, а также выполняющий прием сигналов управления от первого уровня - АРМ ДСПГ 3, АРМ ШН 6 и формирующий команды устройствам напольного оборудования 11, на шкаф управления стрелками и сигналами 2.

Таким образом, для обеспечения реализации функций подсистемы центральных зависимостей в системе применяется шкаф 1 центральных процессоров, например, в виде, ЦП-ГМЦ ШУВК-765 (ТПКЦ.421452.002) с двумя дублированными комплектами 12 и 13 центрального процессора горочной централизации.

Для обеспечения функции переключения между основным 12 и резервным 13 комплектами с целью обеспечения требуемого уровня надежности в структуре КТС имеется устройство переключения комплектов 14, связанное с ними.

Шкаф центральных процессоров 1 является основным элементом системы, состоящий из двух дублированных комплектов 12 и 13 центрального процессора горочной централизации 1, которые реализованы на базе высоконадежных промышленных компьютеров 15, ЦПГЦ А и ЦПГЦ В. При этом основным принципом построения системы выбрана архитектура «2 из 2» (2of2 Architecture) с «мягкой» синхронизацией при условии непрерывного тестирования данных и команд. Применяемый метод использован как при построении подсистемы шкафа центральных процессоров 1, так и в модулях бесконтактного и шкафа безопасного управления стрелками и светофорами 2.

Для реализации функции ведения протоколов и архивов в виде базы данных, надежного хранения протоколов, архивов и дистрибутива программного обеспечения системы в структуре КТС присутствует оборудование сервера, состоящее из системного блока промышленной ЭВМ. Сервер расположен в сервисном шкафу Д 7.

Реализация функции подсистемы увязки с ЭЦ парков приема и отправления, через безопасный обмен, осуществляется следующим образом:

увязка системы ГМЦ с релейной или микропроцессорной ЭЦ парков обеспечивается автоматически в соответствии с существующими техническими решениями по увязке с функциональным набором согласно МРЦ-13 и МГ-48.

Устройства третьего уровня непосредственного управления: обеспечивают безопасное выполнение команд второго уровня ЦП-ГМЦ 1 по непосредственному управлению напольными объектами 11 и контролю их состояния.

Для обеспечения реализации функций подсистемы управления и контроля горочными объектами ЖАТ, имеющими релейный-дискретный интерфейс, в структуре КТС присутствует оборудование шкафа РД 4, например, в виде ШУВК-765 (ТПКЦ.421452.002).

Посредством данного оборудования реализуются следующие функции:

- контроль рельсовых цепей, зон примыкания к ЭЦ, замедлителей и стрелок;

- ввод информации об ограждении сортировочных путей;

- ввод информации об ограждении замедлителей;

- ввод команды экстренного гашения горочного светофора;

- управление и контроль заградительными колонками замедлителей;

- оповещение и сигнализацию в зоне роспуска;

- выдача управляющих воздействий на устройства очистки объекта.

Для обеспечения реализации функций подсистемы управления и контроля горочными объектами ЖАТ, имеющими интеллектуальный интерфейс, присутствует оборудование шкафа И 5 ввода/вывода информации (связи) от интеллектуальных устройств, реализуемого на базе ШУВК-765 (ТПКЦ.421452.002).

Посредством данного оборудования реализуются следующие функции:

- контроль состояния датчиков счета осей;

- управление указателем количества вагонов;

- управление указателем скорости роспуска;

- ввод информации о состоянии и работе замедлителей;

- выдачу команд торможения растормаживания на вагонные замедлители;

- ввод информации от весомерного устройства;

- ввод информации от устройств контроля окружающей среды;

- ввод информации от датчиков скорости движения подвижных единиц.

Для обеспечения реализации функций подсистемы безопасного управления объектами ЖАТ применяется шкаф управления стрелками и сигналами 2, построенный на базе процессорных модулей. При построении контроллерных модулей реализована дублированная безопасная структура «2 из 2», содержащая схему необратимого отключения. Такая структура блокирует работу контроллерного модуля до вмешательства обслуживающего персонала при обнаружении несоответствия в работе каналов безопасной структуры.

Для реализации функции связи со смежными системами 9, такими как АСУ СС, АСУ-Ш, системой управления горочным локомотивом, системой мониторинга применяется оборудование межсетевого шлюза 8, которое выполнено с возможностью реализации функций связи со смежными системами 9, расположенное в сервисном шкафу Д 7.

Система ГМЦ принципиально обеспечивает связь с любой функционально необходимой смежной системой 9, реализованной в сетевой структуре. Требования к межсистемному обмену определяются заданием на проектирование и требованиями разработчиков смежных систем 9. Например, в рамках системы ГМЦ ГТСС в обязательном порядке реализуется обмен с системами 9 и 18: АСУ СС, ЭЦ парков приема и системой ГАЦ-АРС ГТСС. Связь осуществляется посредством специализированного шлюза 8, реализующего безопасный межсетевой обмен.

Таким образом, система ГМЦ взаимодействует с:

- системами ЖАТ 9 верхнего уровня (АСУСС, система мониторинга, АСУ-Ш);

- одноуровневыми системами (системой управления горочным локомотивом; системой автоматизации компрессорной станции; аппаратно-программным комплексом устройств контроля свободности пути);

- системами ЖАТ нижнего уровня (весомерное устройство; устройство контроля окружающей среды; датчики скорости движения подвижных единиц)

Связь с системами верхнего уровня обеспечивается автоматически через стандартные интерфейсы.

Система ГМЦ применяется на сортировочных горках большой, средней и малой мощности. Система может применяться с частичной деградацией заявленных функций в зависимости от требований, изложенных в задании на проектирование для объекта внедрения.

В зависимости от требований к степени автоматизации объекта и характеристик объекта (мощности сортировочной горки) возможны варианты реализации системы, предполагающие различный функциональный набор и аппаратно-программную реализацию:

- реализация функций механизации сортировочной горки путем управления маршрутами движения подвижных единиц, управления роспуском составов;

- комплексная реализация функций автоматизации сортировочной горки, в рамках системы СУРС ГТСС.

ГМЦ представляет собой комплекс функциональных блоков, позволяющий создавать любые конфигурации системы в соответствии с конкретным проектом сортировочной станции. ГМЦ легко переконфигурируется при изменении путевого развития сортировочной горки.

В любом варианте реализации система обеспечивает функции контроля, диагностики и протоколирования системы и объекта управления.

Объектом автоматизации является сортировочная горка любой мощности, предназначенная для роспуска составов и производства маршрутизированных передвижений. Система работает в режимах роспуска составов и маневровых передвижений. В ней предусмотрена реализация параллельного роспуска.

Непосредственными (конечными) объектами контроля и управления являются:

- Основные объекты: горочные стрелочные электроприводы; светофоры, находящиеся в зоне сортировочной горки; вагонные замедлители;

- Вспомогательные объекты: интерфейсные реле увязки с ЭЦ парков приема и отправления, устройства оповещения и сигнализации о ходе и об отклонениях в ходе технологического процесса расформирования и передвижения подвижных единиц; устройства - указатели количества вагонов и значений скоростей роспуска; устройства очистки стрелок от снега; устройства ограждения замедлителей, интерфейсные реле увязки с ЭЦ парков и приема, и отправления.

Оборудование и программное обеспечение, применяемое в составе ГМЦ позволяют согласовать систему с любыми типами стрелок и светофоров, используемых на сортировочных горках.

Для обеспечения управления указанными объектами сортировочная горка оборудуется устройствами контроля. В качестве напольного и постового оборудования объектов управления и контроля системы может быть использовано серийно производимая аппаратура. Также может быть использовано оборудование, разрабатываемое индивидуально, применительно к конкретным условиям.

Для функционирования системы ГМЦ применяются разработки напольного оборудования: подсистема контроля заполнения путей КЗП УКСП и надежные датчики счета осей ДПО-15.

Информационное, математическое и программное обеспечение системы ГМЦ содержат данные о развитии сортировочной горки, алгоритмы и программы, реализующие функции системы. Программное обеспечение системы является достаточным для выполнения всех функций. Так, например, в ГМЦ ГТСС, реализуемой с применением средств вычислительной техники, также имеются средства организации всех требуемых процессов обработки данных, позволяющие своевременно выполнять все автоматизированные функции во всех регламентированных режимах функционирования.

Таким образом, безопасность системы ГМЦ обеспечивается использованием дублированной безопасной структуры «2 из 2» и функциональных преобразователей с несимметричным отказом. Надежность работы обеспечивается резервированием аппаратуры и органов управления, а также гарантиями применяемых изделий серийного производства, применением специальных технических и программных средств автоматического контроля.

Режим работы системы - круглосуточный, непрерывный. Требования к условиям функционирования технических средств соответствуют ОСТ 32.146-2000. Оборудование располагается в капитальном отапливаемом помещении с частично кондиционированным воздухом. Заземление аппаратуры включается в контур заземления вычислительной техники здания горочного поста в соответствии с «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ). Помещение, в котором размещается оборудование, оснащается автоматической пожарной сигнализацией и средствами пожаротушения согласно «Нормам оснащения объектов и подвижного состава железнодорожного транспорта первичными средствами пожаротушения». Размещение автоматизированных рабочих мест соответствует нормам санитарным нормам (СанПиН). Электропитание технических средств осуществляется от однофазной сети переменного тока. Средства вычислительной техники, используемые в составе КТС, построены на базе промышленных компьютеров, которые предназначены для работы в жестких условиях эксплуатации (наличие пыли, экстремальных механических и климатических воздействий, а также интенсивного электромагнитного излучения).

Микропроцессорные системы горочной централизации имеют неоспоримые достоинства при создании комплексных систем автоматизации сортировочных станций, поскольку позволяют достаточно просто сопрягать напольные источники первичной информации с системами высокого информационно-планирующего уровня. Выполняются все функции безопасности, связанные с возможностью перевода стрелок, открытия светофоров, надвига составов и т.д. Используется постовое и напольное оборудование отечественных производителей, в том числе устройства бесконтактного контроля и управления стрелками и светофорами, обеспечивающие функции безопасности. Целью внедрения системы ГМЦ на сети российских железных дорог является повышение эффективности работы сортировочных станций путем:

повышение уровня безопасности роспуска составов, передвижений подвижных единиц и производства работ на сортировочной горке, что достигается прежде всего за счет автоматической недопустимости организации маневровой работы на горке с нарушением нормативов ОАО «РЖД»;

повышение качества расформирования составов за счет регламентации технологических возможностей оперативного управления, а также оперативного контроля, диагностики и протоколирования всех горочных процессов;

безусловная реализация заданных показателей объемов работы горки, ведет к сокращению эксплуатационного персонала в два раза;

улучшение условий и безопасности труда оперативного и эксплуатационного персонала;

исключение из эксплуатации пультов управления с большим числом рукояток и кнопок механического действия с заменой на дублированный комплекс АРМ ДСПГ, оснащенный мониторами с сенсорными экранами и специализированной клавиатурой;

повышение безопасности за счет развитых средств контроля нахождения эксплуатационного персонала в зоне производства работ;

наращиваемость функций в процессе эксплуатации;

существенное сокращение требуемых для размещения аппаратуры площадей за счет снижения количества релейной аппаратуры на стативах;

сокращение эксплуатационных затрат за счет получения параметров работы устройств СЦБ с последующим прогнозированием их состояния, планирования проведения ремонта и регулировки;

открытость ПО для эксплуатации, адаптивность систем при замене оборудования или изменения модели горки;

снижение эксплуатационных затрат за счет уменьшения энергоемкости системы, применения современных необслуживаемых источников питания;

повышение качества обслуживания и диагностики системы, за счет разработки и внедрения развитых средств диагностики низовых устройств ЖАТ и средств самодиагностики системы;

существенное сокращение сроков и трудоемкости проектирования, строительства и ввода в эксплуатацию.

Система может применяться как при реконструкции существующих систем горочной централизации, так и при новом строительстве

При построении системы преимущественно могут быть использованы серийно выпускаемые компоненты, разработанное программное обеспечение, а также технические компоненты системы ГАЦ-АРС ГТСС.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики. Система включает сервисное устройство, автоматизированное рабочее место электромеханика, безопасное устройство управления горочными стрелками и светофорами, выполненное с возможностью реализации безопасного контроля состояния горочных стрелок и сигналов, а также управления горочными стрелками и сигналами с исключением выдачи несанкционированного управляющего воздействия, посредством безопасных микропроцессорных блоков управления, а также автоматизированное рабочее место дежурного по сортировочной горке АРМ ДСПГ. Причем управляющий вычислительный комплекс выполнен в виде шкафа центральных процессоров с возможностью реализации функций зависимостей горочной централизации стрелок и сигналов при надвиге, роспуске, маршрутных передвижениях и обеспечения требуемых условий безопасности, состоящего из связанных между собой основного и резервного комплектов центрального процессора, каждый из которых содержит два связанных между собой процессора, а также содержащего связанное с ними устройство для переключения комплектов, выполненное с возможностью реализации автоматизированных функций переключения между основным и резервным комплектами. Достигается расширение функциональных возможностей. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система горочной микропроцессорной централизации (ГМЦ), выполненная в виде управляющего комплекса для сортировочной горки, обеспечивающего реализацию центральных зависимостей стрелок и сигналов сортировочных горок при роспуске составов и при маневровых передвижениях, содержащего компоненты программного обеспечения и компоненты аппаратного обеспечения, которые выполнены в виде аппаратно-программного комплекса, содержащего, связанные между собой через проводные линии связи, автоматизированное рабочее место дежурного по объекту, управляющий вычислительный комплекс, сервисное устройство, автоматизированное рабочее место электромеханика, отличающаяся тем, что комплекс технических средств дополнительно содержит безопасное устройство управления горочными стрелками и светофорами, выполненное с возможностью реализации безопасного контроля состояния горочных стрелок и сигналов, а также управления горочными стрелками и сигналами с исключением выдачи несанкционированного управляющего воздействия, посредством безопасных микропроцессорных блоков управления, а также автоматизированное рабочее место дежурного по сортировочной горке АРМ ДСПГ, выполнено с возможностью реализации функций отображения объектов управления и контроля сортировочной горки и формирования управляющих воздействий на объекты сортировочной горки, кроме того, управляющий вычислительный комплекс выполнен в виде шкафа центральных процессоров с возможностью реализации функций зависимостей горочной централизации стрелок и сигналов при надвиге, роспуске, маршрутных передвижениях и обеспечения требуемых условий безопасности, состоящего из связанных между собой основного и резервного комплектов центрального процессора, каждый из которых содержит два связанных между собой процессора, а также содержащего связанное с ними устройство для переключения комплектов, выполненное с возможностью реализации автоматизированных функций переключения между основным и резервным комплектами в режиме реального времени функционирования быстротекущих горочных процессов.

2. Система ГМЦ по п. 1, отличающаяся тем, что оборудование комплекса технических средств выполнено с обеспечением возможности функционирования системы в реальном масштабе времени, определяемым темпом роспуска, совместно с подсистемами, автоматизирующими процесс роспуска ГАЦ и АРС.

3. Система ГМЦ по п. 1, отличающаяся тем, что оборудование комплекса технических средств выполнено с обеспечением возможности взаимодействия с функционирующими в зоне сортировочной горки связанными системами, аппаратно-программными комплексами и устройствами.